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邳州市第二中学2013年高中化学必修一课件第二课时 铁、铜及其化合物的应用


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第二课时

铁、铜及其化合物的

应用

新知初探自学导引
自主学习
一、铁及其化合物的性质及应用
1.铁的物理性质 银白色,有金属光泽,可被磁铁吸引,是热 和电的良导体。 2.铁的化学性质

(1)与非金属单质反应(用化学方程式表示)<

br />3Fe+2O2=====Fe3O4 ①与O2 反应:_______________________。
点燃





2Fe+3Cl2=====2FeCl3 Cl2 反 应

点燃



_______________________。 (2)与酸反应 钝化 ①强氧化性酸:常温下铁在浓硫酸、浓硝酸 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 中_____________。 ② 非 氧 化 性 酸 :

______________________。(用离子方程 式表示)

(3)与盐溶液反应(用离子方程式表示)
① 与 Fe+Cu2+===Fe2++Cu CuSO4 溶 溶 液 : Fe+2Fe3+===3Fe2+ 液:_______________________. ② 与 FeCl3

KSCN溶液 _____________________。

3.Fe3+的检验

血红

(1)试剂:__________________。 Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3 (2)现象:溶液变为___________色。 (3)离子方程式: __________________________________

4.Fe2+、Fe3+的相互转化 实验操作 实验现象 有关离子方程式

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加入铁粉,溶液 由______色变 棕黄 成______色, 浅绿 加入KSCN溶液 后溶液 无明显变化 ____________

2Fe3++Fe ===3Fe2+

实验操作

实验现象

有关离子方程式

溶液由______ 棕黄 色变成___色,加 蓝 2Fe3++Cu=== 入KSCN溶液后 2Fe2++Cu2+ 溶液 无明显变化 ____________

实验操作
zxxkw

实验现象 加入KSCN,溶 液 无明显变化 ____________ _,加入氯水后, 变成血红色 溶液 ____________

有关离子方程式

2Fe2++Cl2 ==2Fe3++2Cl


Fe3++3SCN- ==Fe(SCN)3

想一想
1.(1)为什么可用铁制容器盛放浓硫酸和浓硝 酸?

(2)铁与哪些物质反应生成+3价或+2价呢?
(3)为什么存放亚铁盐溶液时,向溶液中加入 少量铁屑? 提示:(1)常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化. 故在常温时可用铁制容器储存或运输浓硫

酸、浓硝酸。

(2)铁跟氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸 铜溶液等)反应转化为+2价铁的化合物。铁 跟氧化性较强的氧化剂(如氯气、硝酸等)反 应转化为+3价铁的化合物。

(3)Fe2+ 有较强的还原性,其对应的盐或氢
氧化物在空气中放置时很容易被氧气氧化而 变质,故向溶液中加入少量铁屑。

5.应用
(1)铁合金是重要的应用广泛的金属材料。 (2)铁元素是维持生命活动不可缺少的微量
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元素,人体缺铁会引起贫血等疾病。
(3)铁的化合物 ①Fe2O3可以制防锈油漆、红色颜料。 ②氯化铁、硫酸亚铁可作净水剂。 ③Fe3O4可作磁性材料。 氯化铁 ④_______溶液可制作印刷电路板的腐蚀液.

二、铜的性质及应用
1.物理性质 紫红色,有金属光泽,具有良好的导电、导
zxxkw

热性和延展性。 2.化学性质

(1)与非金属单质反应(用化学方程式表示)
① 与
2Cu+O反 2=====2CuO O2 应
点燃





Cu+Cl2=====CuCl2 ________________________。





Cl2







_______________________。

(2)与盐反应(用离子方程式表示)

①与AgNO3溶液:
Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+ __________________________________

zxxkw

_。
Cu+2Fe3+ ②与FeCl3溶液:===2Fe2++Cu2+ __________________________________ __。

想一想
2.(1)如何除去FeSO4 溶液中含有的少量 CuSO4? (2)Fe2+、Fe3+、Cu2+的氧化性强弱关系如 何?试用离子方程式说明。

提示:(1)加铁屑。(2)Fe3+>Cu2+>Fe2+
(2Fe3++Cu===2Fe2+ +Cu2+ ,Fe+Cu2+ ===Fe2++Cu)。

3.应用 (1)单质铜可以制导线、水管、电器仪表等. (2)铜盐可以杀菌。 (3)Cu2O可以作玻璃、搪瓷的红色颜料。

自主体验
1.下列物质中不能与盐酸反应的是( . A.磁铁 C.铜绿
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)

B.铜 D.黑色氧化铜

解析:选B。Fe3O4 、Cu2(OH)2CO3 、CuO
均能与盐酸发生反应。

2.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述中,错误的
是(双选)( )

A.Fe2+的水溶液为浅绿色 B.Fe3+的水溶液为蓝色 C.Fe3+具有氧化性,Fe2+既具有氧化性

又具有还原性
D.Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液,立即 出现血红色沉淀

解析:选BD。Fe3+与SCN-反应产物为
Fe(SCN)3,是血红色溶于水的物质。 3.要证明某溶液中不含Fe3+ ,而可能含Fe2
+,进行如下实验操作时,最佳顺序是(

)

①加足量新制氯水

②加足量KMnO4 溶液

③加少量KSCN溶液
A.①② C.③① B.③② D.①②③

解析:选 C。先加入 KSCN 不变色,证明不 含 Fe ,再滴加氯水变为血红色,说明 Fe
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3+

2+

转化成 Fe3 ;注意不能选用 KMnO4 溶液,因 为 MnO4 为紫红色,干扰鉴定。




要点突破讲练互动
“铁三角”及其应用
探究导引 如何除去 Fe3 中的 Fe2 (另一种离子为 Cl )? 如何除去 Fe2 中的 Fe3 (另一种离子为 SO2 )? 4
+ + - + + -

提示:(1)除去FeCl3 中的FeCl2 应滴加氯水; (2)除去FeSO4中的Fe2(SO4)3应加铁屑。

要点归纳
1.“铁三角”是指Fe、Fe2+ 、Fe3+ 相互 转化的三角关系
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(1)Fe遇强氧化剂被氧化成Fe3+。
(2)Fe遇弱氧化剂被氧化成Fe2+。 (3)Fe只有还原性;Fe3+只有氧化性;Fe2+ 既有氧化性又有还原性,以还原性为主。 (4)常见氧化剂的氧化性强弱顺序为:

Cl2>Br2>Fe3+>I2>S
Ag+>Fe3+>Cu2+>Fe2+

2.“铁三角”的应用 (1)判断离子共存 ①Fe3 与 I 、S2 、HS 等因发生氧化还原反 应而不能大量共存。 ②Fe2 与 S2 、ClO 、MnO4 、酸性溶液中的 NO3 等离子因发生复分解反应或氧化还原反 应而不能大量共存。 (2)除杂或净化
- + - - - + - - -

主要物质 Fe3+

杂质 Fe2+

除杂试剂和方法 加入H2O2

Fe2+
Fe2+

Fe3+ 加入过量Fe粉,过滤
Cu2+ 加入过量Fe粉,过滤

(3)Fe3+与Fe2+的检验
①Fe3+ a.加入OH-(强碱)→红褐色沉淀

b.加入KSCN→血红色溶液
②Fe2+ a.加入OH- →白色沉淀→迅速变为灰绿色 →红褐色 b.加入KSCN→不变色→滴加氯水后迅速

变为血红色

即时应用 1.将Na2O2投入到FeCl2溶液中,可以观察 到的现象是( )

①生成白色沉淀
无色气体产生 A.①② C.②③

②生成红褐色沉淀

③有

B.①③ D.①②③

解析:选C。Na2O2与H2O反应生成NaOH 和O2,同时将Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+与 OH-反应生成红褐色沉淀。

含Fe3+、Cu2+的溶液与Fe、 Cu混合物可能的反应及其剩 余固体的判断
探究导引 将铁屑加入FeCl3 与CuCl2 的混合液中,可

能发生哪些反应,最终溶液中含有的金属离
子有哪些?

提示:按先后顺序发生的反应为: ①Fe+2Fe3+===3Fe2+ ②Fe+Cu2+===Fe2++Cu 最终溶液中含有的离子可能是①Fe3+、 Fe2+、Cu2+, ②Fe2+、Cu2+,③Fe2+。

要点归纳
以a mol Fe3+、b mol Cu2+、c mol Fe和d mol Cu混合于同一溶液中为例讨论。 (1)可能发生的反应: ①2Fe3++Fe===3Fe2+

②2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
③Fe+Cu2+===Fe2++Cu (2)从发生的化学反应来讨论:

①无论 a、b、c、d 取何值,反应①②③不可 能均发生; a + ②当 c= 时,只发生①,因为 Fe3 的氧化性 2 最强; a ③当 c> 时,发生的反应是先①后③; 2 a ④当 c< 时,发生的反应是先①后②。 2

即时应用

2.将Cu片放入0.1 mol· -1 FeCl3溶液中, L
反应一段时间后取出Cu片,溶液中 c(Fe3+)∶c(Fe2+)=2∶3,则Cu2+与Fe3+ 的物质的量之比为( A.3∶2 ) B.3∶5

C.4∶3

D.3∶4

解析:选D。Fe3+具有强的氧化性,可以与
Cu反应生成Fe2+和Cu2+,由2Fe3++Cu

===2Fe2++Cu2+得n(Fe2+)=2n(Cu2+),
代入c(Fe3+)∶c(Fe2+)=2∶3中,可得 n(Fe3+)∶2n(Cu2+)=2∶3,所以 n(Cu2+)∶n(Fe3+)=3∶4。

题型探究权威预测
铁、铜及其化合物的性质
例1 根据下列框图回答问题(答题时,化学

方程式中的M、E用所对应的元素符号表示):

(1)写出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化
学方程式: ____________________________。 (2)某同学取X的溶液,酸化后加入淀粉KI 溶液,变为蓝色,写出与上述变化过程相关

的离子方程式:
______________________、 ________________________。 (3)写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式: __________________________________。

【思路点拨】
属是Cu;

(1)寻找突破点——红色金

(2)依据框图线索确定各物质。

【解析】

由题目“红色金属”结合“蓝色

溶液”及转化关系,很容易确定M是Cu,E 是Fe。相关各物质分别为: MSO4 为CuSO4 ;X为FeSO4;Y为Fe2(SO4)3 ; Z为Fe(OH)3 ;K2EO4 为K2FeO4 。在写方程

式时要注意元素守恒和原子守恒。

【 答 案 】

(1)Cu + H2O2 +

H2SO4===CuSO4+2H2O

(2)4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
2Fe3++2I-===2Fe2++I2 (3)10KOH + 3Cl2 + 2Fe(OH)3===2K2FeO4 +6KCl+8H2O

【名师点睛】

(1)铁及其化合物

(2)铜及其化合物

(3)解答框图题关键点是要寻找突破点——

①在题干中找,②在框图中找,③在问题中
找;主要依据①特殊的物理性质,②特征反 应寻找。

有关Cu2+ 、Fe3+ 与Fe、Cu 混合体系的判断与计算
例2 把等物质的量的Cu、Fe和Zn粉投

入一定量的FeCl3溶液中,充分反应后:

(1)若取出部分溶液,加入几滴KSCN溶液,
显血红色,那么溶液中存在的离子有Cu2+、 Fe2+、Fe3+、Zn2+、Cl-,金属粉末有无 剩余?_____________________________;

(2)若溶液显蓝色,加入KSCN溶液不显血红 色,那么溶液中存在的离子有__________, 可能存在的金属粉末物质是________; (3)若加入铁粉的质量反应前后没有改变,那 么溶液中存在的离子有Zn2+、Fe2+、Cl-, 各种离子的物质的量之比是________; (4)若加入的金属还有Zn粉剩余,那么溶液中

存在的离子有Zn2+、Cl-,粉末的质量在反
应后比反应前______(填“增大”或“减 少”)。

【解析】

金属的还原性:Zn>Fe>Cu,与

FeCl3 溶液反应的先后顺序为①Zn+2Fe3+ ===Zn2+ +2Fe2+ ,②2Fe3+ +Fe===3Fe2
+,③2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。若Zn粉

过 量,Fe、Cu不能参加反应,且过量的Zn会 将溶液中Fe2+还原成Fe单质,④Zn+Fe2+ ===Zn2++Fe,仅发生反应①和④。

(1)反应后溶液中加KSCN溶液显血红色,说
明FeCl3没反应完,金属全部参加反应,无剩余. 发生的反应有①、②和③,溶液中存在的离子

有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+和Cl-。
(2)反应后溶液呈蓝色,加入KSCN溶液不显 血红色,说明Fe3+ 全部参加反应,Zn、Fe 反应完全,Cu全部或部分参加反应。溶液 中存在的离子有Cu2+ 、Fe2+ 、Zn2+ 和Cl - 。

可能存在的金属粉末是Cu。

(3)若加入铁粉的质量在反应前后没有变化,
说明 Fe粉没有参加反应,也没有发生Zn粉 置换出Fe的反应,即Zn恰好与Fe3+反应完 全; Zn+2FeCl3===ZnCl2+2FeCl2

1 mol

1 mol

2 mol

所以溶液中n(Zn2+)∶n(Fe2+)∶n(Cl-)= 1∶2∶6。

(4)若加入的金属中还有Zn粉剩余,仅发生 反应①和④,Fe、Cu均未参加反应。溶液 中存在的离子有Zn2+ 和Cl - ,过量的Zn将 溶液中的Fe2+ (来自Fe3+ 被Zn的还原)还原,

由Zn+Fe2+===Zn2++Fe知,溶解65 g Zn
析出56 g Fe,且反应①也消耗了Zn,所以 金属粉末质量在反应后比反应前减少。

【答案】
Zn2+、Cl- (3)1∶2∶6

(1)无剩余
Cu (4)减少

(2)Cu2+ 、Fe2+ 、

【规律方法】

一种氧化剂遇到多种还原剂

时,还原性强的物质首先发生反应,依次类

推;一种还原剂遇到多种氧化剂时,氧化性
强的物质首先发生反应,依次类推。搞清楚 发生反应的顺序是解答这类问题的关键。

课堂达标即时巩固

热点示例思维拓展
Fe(OH)2的制备 由于Fe(OH)2很容易被空气中的O2或溶液中

溶有的少量O2所氧化,所以制取Fe(OH)2要
求在无氧气的环境下反应。 【经典案例】 (Ⅰ)在下图的装置中,当容

器A中的反应开始后,再分别进行下列操作:

(1)若弹簧夹C打开,B容器中有什么现象发 生?

________________________________
__________________________________ __。

(2)若弹簧夹C一直关闭,容器A中的反应在
进行时,B容器有什么现象发生? __________________________________

__;
写出B容器中有关反应的化学方程式: __________________________________ __. (3)若先打开弹簧夹C一段时间,容器A 中的反应还在进行时,再关闭弹簧夹C一会

儿,B容器中有什么现象发生?
__________________________________ __.

(Ⅱ)在如右图所示装置中,用NaOH 溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备白 色的Fe(OH)2沉淀。

(1)在试管Ⅰ中加入的试剂是
________________________________。 (2)在试管Ⅱ中加入的试剂是 ________________________________。

(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和
Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的 实验步骤是 __________________________。 (4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持

白色,其理由是
______________________。 【解析】 (Ⅰ)这是一道综合Fe2+的性质和

实验操作的实验题,解答该题必须明确:当 B容器中空气未排尽时,

NaOH与FeSO4反应的产物Fe(OH)2只能短
暂存在;但当通入H2一段时间后,B容器中 空气已排净,生成的Fe(OH)2能较长时间存 在. (Ⅱ)两支试管,试管Ⅱ是开口式,无法用产

生的气体将溶液压入试管Ⅰ中,所以制取
FeSO4应在试管Ⅰ中,而在试管Ⅱ中盛不含 O2的NaOH溶液。当Fe与稀H2SO4放入试管 Ⅰ后,

产生的H2可从试管Ⅰ内短管处排出试管Ⅰ内
空气,经过打开的止水夹通入试管Ⅱ中,再 排尽试管Ⅱ内空气。然后关闭止水夹,试管 Ⅰ 内 产 生 的 H2 无 法 逸 出 , H2 将 试 管 Ⅰ 内 FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内,在压

液过程中,液体都处于H2环境,从而避免了
被空气中的O2氧化,使得Fe(OH)2能保存较 长时间。

【答案】 冒出

(Ⅰ)(1)容器B中的导管口有气泡

(2)容器A中溶液进入容器B,容器B有白色

沉淀生成,沉淀迅速变为灰绿色,最后变成
红褐色 2NaOH + FeSO4===Fe(OH)2↓ + Na2SO4 , 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

(3)开始时容器B中的导管口有气泡冒出,弹
簧夹关闭后,容器A中溶液进入容器B,有白 色沉淀(氢氧化亚铁)生成且较长时间不变色 (Ⅱ)(1)稀H2SO4、铁屑 (2)NaOH溶液

(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度,

当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2 充满了试管Ⅰ和 试管Ⅱ,且外界空气不容易进入


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